前言

網路上許多網站的運作都需要資料庫系統當作背後的支持，該系統主要功能是將資料建置於資料庫中以便後續給使用者做處理。以往我們使用的是關聯式資料庫系統(RDMBS)將資料做儲存，一般關聯式資料庫進行數據處理時，都會遵循以下ACID原則：

一、A(Atomicity) 原子性：

所有操作勢必執行到最後，無法只執行到一半就結束。

二、C(Consistency) 一致性：

異動的過程需保持前後資料的一致性。

三、I(Isolation) 獨立性：

所提交的執行命令不受另一個執行的影響，避免兩項執行互相衝突。

四、D(Durability) 持久性：

假設某一項執行命令正在修改時，另一項命令正在執行相同的部分，只要後者不做資料的提交，前者的數據就不受後者的影響。

但是隨著現今網路上許多網站像是Facebook、Google，每天出現大量的數據資料都需要做儲存，所使用的關聯式查詢條件恐怕無法負荷所需要查找的資料量，但如果是增加關聯式資料庫的儲存節點，提高整體的儲存量，不免也會提高機器的成本花費。

為了解決儲存問題，業者就開始逐步推出分散式系統(Distributed System)，NoSQL資料庫的應用也漸漸被注意。

NoSQL簡介

NoSQL，也稱作「Not Only SQL(不僅僅只是SQL)」，混用了關聯式資料庫和NoSQL資料庫的方式達到最佳的儲存效果，對於處理巨量資料有很好的效益。

NoSQL有幾項特點：由於NoSQL有水平擴展的特性，只要增加機器就能增加儲存的資料量，而且只需要簡單的機器即可達成，不必花費較多的經費採購較高規格的機器；關聯式資料庫在儲存資料前必須預先分析資料表的Schema欄位才能做儲存，而已確定Schema欄位的表無法想進行欄位的修正將會非常麻煩，NoSQL所採用的儲存方式為Key-Value鍵值儲存，不需預做Schema欄位的分析，每筆資料之間沒有關聯性，可以進行任意的切割。

NoSQL符合CAP定理(又稱作Brewer’s theorem)中的其中兩項。而CAP定理主要組成為：資料一致性(Consistency)、可用性(Availability)及中斷容忍性(Partition Tolerance)。理論上一個分散式資料庫無法同時符合這三種特性，最多只能符合其中兩項。

NoSQL本身強調以Key-Value的格式來儲存資料，Key-Value儲存方法使用的是雜湊表(Hash Table)的方式儲存，一欄儲存關鍵字(Key)，另一欄則儲存內容值(Value)，利用映射的鍵值當作查詢的依據，提高查詢的速度。

接下來簡單介紹NoSQL與一般關聯式資料庫所儲存的資料差異。關聯式資料庫使用的是多欄位的儲存方式，並搭配至少一個主鍵，如下表一學生列表，「編號」欄位即為主鍵，可用來區別資料。



另一方面，NoSQL的儲存內容只有鍵(Key)跟值(Value)，不需要事先設定主鍵，每一筆資料不一定只有一列，同一筆資料不一定只有一個鍵名，鍵值也可空白，因此鍵值沒有資料格式的問題，詳如表二。



以MongoDB為例進行範例介紹

市面上有許多利用NoSQL資料庫為設計架構的軟體，我們在此以MongoDB為例進行範例介紹，MongoDB是一種以文件為導向的資料庫，並結合關聯式資料庫及Key/Value欄位儲存的特性來管理資料的應用程式，以下先介紹傳統的RDBMS和MongoDB在術語上的比較，如表三。



MongoDB目前已經推出線上操作的版本(https://mlab.com/)，不需要下載安裝軟體，非常貼近目前網路充斥的社會。

1.剛進到官網，使用者可依照自己的需求自由添購所需要的空間大小，我們先進入右上角的Log In。



2.依序輸入所需的帳號密碼資訊。



3.點擊Create New 新增Database。



4.我們可以先切換到傳統的畫面來進行編輯。



5.進入到Database編輯畫面後，Region部分可以選擇US East(Virginia)及Europe(Ireland)，並選擇下方Single-node模式，因為只有這兩項有提供免費的版本，因此我們選擇Free選項。MongoDB version 目前只有3.4.x(MMAPv1)的版本。



6.完成後就會顯示已建立的Database列表



7.進入該Database後，會有警告提示「A database user is required to connect to this database. To create one now, visit the 'Users' tab and click the 'Add database user' button.」，請先切換到Users頁面設定User資訊。



8.設定完後再回來Collections頁面設定Table名稱。



9.設定完Collection後，進入該Collection繼續點選Add Document設應個別資料。



10.進來後可設定該document的內容，document使用的設定方式為json格式，每個json格式的鍵值(Key-Value)都是兩兩相對，每筆document也可以擁有不同的鍵(Key)。設定完之後點選Create and go back。



11.設定完後可以回到Documents頁面查看剛建立的所有資料。



12.並且可以在Start new search下拉的地方選擇[new search]查找已經建立好的資料，這裡的Query條件欄位必須符合json格式才能進行搜尋。



參考資料

1.NoSQL 簡介
2.NoSQL入門指引
3.了解NoSQL不可不知的5項觀念
4.NoSQL/ Key-Value Database
5.雲端時代的 MongoDB 環境建置